CN108663009A - 连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法 - Google Patents

连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法 Download PDF

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Abstract

连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,属于误差测量领域,为了解决现有技术连杆类零件测量过程中,把大头孔轴线作为无直线度误差的理想轴线来评定误差,检测误差比较大的问题,S1.采集n个水平截面基准要素测点1、3的测量值和被测要素测点9、11的测量值,i为连杆类零件大头孔和小头孔的水平截面序号;S2.计算基准要素测点误差值yi,被测要素测点误差值ydi;S3.判断相对基准方向;S4.寻找被测要素上、下包容线,计算平行度误差,效果是基准方向更接近实际测量原理,因而,测量误差更为准确。

Description

连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量 方法
技术领域
[0001] 本发明属于误差测量领域,涉及一种连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的 平行度误差测量方法。
背景技术
[0002] 连杆类零件是活塞和曲轴的连接件,用于将活塞往复直线运动变成曲轴旋转运 动,以产生输出轴旋转运动,对外输出功率。由于连杆与曲轴以及活塞有装配关系,所以其 加工精度要求很高。主要技术要求有连杆大小头孔直径误差、圆柱度误差和粗糙度,大小头 孔轴线在空间的平行度误差,大小头孔中心距误差,和大头孔端面对大头孔轴线的垂直度 误差。
[0003] 目前连杆类零件加工误差检测方法主要有人工机械量具测量、人工电子检测和数 字化电子检测三种方法。从一次检测误差的数量又可分为单误差检测和多误差检测。人工 机械量具检测法是一种单误差检测,检测精度和效率都比较低,人工电子检测法也是一种 单误差检测,检测精度高但效率低,数字化电子检测法可以实现多误差检测,检测精度高和 检测效率都很高。目前的连杆数字化电子检测法中多为单误差检测和几个误差检测,这样 虽然相对提高了检测精度和检测效率,但还需多次检测才能完成所有指标的检测工作,并 且检测指标间的联系不能真实体现,检测精度还有待提尚。
发明内容
[0004] 为了解决现有技术连杆类零件测量过程中,把大头孔轴线作为无直线度误差的理 想轴线来评定误差,检测误差比较大的问题,本发明提出如下技术方案,以相对基准方向作 为误差测量的基准方向,从而提高基准的准确性。
[0005] —种连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,
[0006] SI.采集η个水平截面基准要素测点1、3的测量值au、al3和被测要素测点9、11的测 量值al9、am,i为连杆类零件大头孔和小头孔的水平截面序号,i = 1,2···η;
[0007] S2.计算基准要素测点误差值yi,被测要素测点误差值ydi:
[0008]
Figure CN108663009AD00041
[0009] S3.判断相对基准万冋;
[0010] S4.寻找被测要素上、下包容线,计算平行度误差。
[0011] 进一步的,测点传感器1、2、3、4布置在大销部件的上端,四个测点呈90°均布,且测 点传感器1、3位于大、小销部件轴心的连线方向上;测点传感器9、10、11、12布置在小销部件 上端,四个测点呈90°均布,且测点传感器9、11位于大、小销部件轴心的连线方向上,将连杆 类零件的被测连杆类零件的大头孔沿大销方向由首端移动至大销底座,测点传感器1、2、3、 4在其上测量测点,所述测点为测点传感器1、2、3、4在大头孔的各水平截面上对应的测量 点,将连杆类零件的被测连杆类零件的小头孔沿小销方向由首端移动至小销底座,测点传 感器9、10、11、12在其上测量测点,所述测点为测点传感器9、10、11、12在小头孔的各水平截 面上对应的测量点。
[0012] 进一步的,步骤S3.判断相对基准方向,包括如下步骤:
[0013] S3.1.寻找基准要素上或下包容线;
[00M] 33.2.基准要素误差曲线的包容线的两点,设为1和」,1 = 1,2—11,」=1+14+2···!!, 对于基准要素包容线第i (i,yi)点和第j (j,yj)点的连线,对于剩余的k个点,计算剩余各点 1^,111=1,2—11-2到该连线的7向交点73(1〇,
Figure CN108663009AD00051
,点km不为点 i、点 j;
[0015] S3.3.求剩余各点km到交点ya (km)的距离:yb (km) = I ya (km) -y (km) I ;
[0016] 33.4.求距离713(1〇中的最大值711^1和所述最大值71]^1对应点的序号11]^1;
[0017] 33.5.判断序号1111&1的点是否在点1(;[,70和点」0_,7」)的两点连线之间,如果点 xmax在点i (i,yi)和点j (j,yj)之间,则点xmax、点i (i,yi)和点j (j,yj)三点满足低高低或高 低高相间准贝1L点i (i,yi)和点j (j,yj)两点连线方向为基准方向;
[0018] 进一步的,若基准要素为上包容线则满足高低高相间准则,若基准要素为下包容 线则满足低高低相间准则。
[0019] 进一步的,所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,还包括:
[0020] 33.6.过点&11^1,711^1)做点1(;[,70和点」(」,7」)连线的平行线,为基准要素满足 相间准则的最小包容区域。
[0021] 进一步的,所述步骤S3.1.寻找基准要素上或下包容线,包括如下步骤:
[0022] 取第1点为首点,第2点为尾点,将首点与尾点连线;
[0023] 判断其余各点是否都在此两点连线的上方或下方,若其余所有各点都在连线上 方,则第1点和第2点的连线为基准要素误差曲线的下包容线,若其余所有各点都在连线下 方,则第1点和第2点的连线为基准要素误差曲线的上包容线;若其余各点分布在连线两侧, 第1点和第2点的连线不是误差曲线的包容线,则:
[0024] 取第1点为首点,直至所取尾点与第1点连线为误差曲线的包容线;如果直至第η点 作为尾点,尾点与第1点连线仍不为误差曲线的包容线,则:
[0025] 取第2点作为首点,直至所取尾点与第2点连线为误差曲线的包容线;如果直至第η 点作为尾点,尾点与第2点连线仍不为误差曲线的包容线,则:
[0026] 按此顺序继续取首点与尾点,直至首点与尾点的连接为误差曲线的包容线,或者 直至第η-I点作为首点,第η点作为尾点。
[0027] 进一步的,所述步骤S4.寻找被测要素上、下包容线,计算平行度误差,包括如下步 骤:
[0028] S4.1.计算被测要素各点(i,yd⑴)到点i (i,yi)和点j (j,yj)连线的y向距离ye (ki) = I ya (km) -yd (i)
[0029] S4.2.求距离ye (ki)中的最大值yemax和该最大值yemax对应的点的序号xemax,求 距离ye (ki)中的最小值yemin和该最小值yemin对应的点的序号xemin;
[0030] S4.3 .过(xemax,yemax)点做基准方向平行线,为被测要素的上包容线L上,过 (xemin,yemin)点做基准方向平行线,为被测要素的下包容线LT,被测要素对基准要素的平 行度误差f = yemax-yemin 〇
[0031] 有益效果:本发明采集η个水平截面基准要素测点1、3的测量值au、al3和被测要素 测点9、11的测量值&19、&111,并.计算基准要素测点误差值yi,被测要素测点误差值ydl,依此 判断相对基准方向,不再直接将大头孔轴线作为无直线度误差的理想轴线来评定误差,基 准方向更接近实际测量原理,因而,测量误差更为准确。
附图说明
[0032] 图1是连杆类零件主视图和传感器测点布置图。
[0033] 图2是连杆类零件俯视图和传感器测点布置图。
[0034] 图3是连杆类零件加工误差检测装置装配图主视图。
[0035] 图4是连杆类零件加工误差检测装置装配图侧视图。
[0036] 图5是连杆类零件加工误差检测装置装配图俯视图。
[0037] 图6是机架、大销部件、小销部件、水平导轨部件三维图。
[0038] 图7是压板部件和铅垂导轨三维图。
[0039] 图8是大销部件装配图。
[0040] 图9是大、小头孔轴线中心距误差数据处理原理图。
[0041] 图10是误差检测系统功能框图。
[0042] 图11是大头孔直径及误差评定程序框图。
[0043] 图12是小头孔轴线和大头孔轴线中心距评定程序框图。
[0044] 图13是采用最小包容区域法评定小头孔轴线对大头孔轴线平行度误差原理图。
[0045] 图14是小头孔轴线对大头孔轴线两孔连线平面内平行度误差评定程序框图。
[0046] 图15是大头孔轴线基准要素方向采用相间准则最小包容区域法程序框图。
[0047] 图16是测点数据自动采集界面图。
[0048] 图17是连杆类零件各项误差评定界面图。
[0049] 图1中,标注有连杆类零件大头孔圆柱度误差、小头孔圆柱度误差、小头孔轴线对 大头孔轴线在两孔连线平面内平行度误差和端面对大头孔轴线的垂直度误差。
[0050] 图2中,标注有连杆类零件大头孔与小头孔中心距尺寸及误差和小头孔轴线对大 头孔轴线在垂直于两孔连线平面内平行度误差。
[0051] 其中:1.压板架,2.压板盖,3.重块,4.压板固定架,5.销轴,6.压板连架,7.销轴, 8.压板支承,9.螺钉,10.弹簧,11.螺杆,12.大销外套,13.大销传感器上支座,14.大销内传 感器,15.小销外套,16.大销传感器中支座,17.大销传感器下支座,18.小销传感器上支座, 19.小销内传感器,20.小销传感器中支座,21.小销传感器下支座,22.水平导轨滑块,23.水 平导轨,24.螺栓,25.螺母,26.螺栓,27.销轴,28.机架,29.螺钉,30.导轨滑块,31.铅垂导 轨,32.螺钉,33.支撑脚,34.螺钉,35.垫块,36.垫板,37.螺钉,38.垫板抬架,39.螺钉,40. 小销底板,41.扳手,42.机架边框。
具体实施方式
[0052] 实施例1:现有连杆类零件加工误差检测存在需多次检测才能完成所有指标的检 测工作,检测效率低的问题,并进一步存在检测指标间的联系不能真实体现,检测精度还有 待提高的缺陷,本公开涉及一种能一次性检测连杆类零件多项加工误差的检测装置,该装 置在误差检测中的效果是:在一次工作行程中能检测连杆类零件的大批量数据,进而取得 多项加工误差;对于测点进行了合理布置,即传感器的位置和数量作出合理布置,从而对于 测点能够准确被反映;测量过程中,数据被自动且连续的动态采集,采集过程简单、快速,检 测效率高,并进一步能够被实时处理,检测结果准确;其应用传感器检测,检测精度高;误差 评定方法较为合理,误差检测真实度及精度更高;检测部件可按需要调整位置,完成不同批 次、不同型号和不同尺寸的连杆类零件的检测。
[0053] 基于上述所要实现的装置效果,本公开对其方案进行详细描述,并结合其方案说 明该装置具备上述效果的理由:
[0054] —种连杆类零件加工误差检测装置,在检测原理上,本装置,在检测工艺上,其与 加工工艺联系起来,即将加工时的定位基准为检测基准,符合了基准重合原则,从而减小了 检测误差。在检测结构上,本装置采用了“一面两销”与连杆类零件的“一面两孔”相配合的 测量结构。
[0055] 如图3、图4和图5所示,所述检测装置主要由压板部件、大销部件、小销部件、水平 导轨部件和机架组成,所述的压板部件包括压板架1、压板盖2、垫板36、垫板抬架38、压板支 承8、销轴7、压板连架6、销轴5、压板固定架4、重块3、销轴(27)、导轨滑块30、铅垂导轨31,所 述的销部件包括大销部件和小销部件,所述的连杆类零件包括连杆及由连杆连接的大头孔 和小头孔,所述的大头孔和小头孔均由圆环壁围接而成;
[0056] 压板盖2通过螺杆11与压板架1连接,螺杆11被弹簧10套接在其周面,压板盖和压 板架之间通过螺栓及弹簧连接,可以更好地调整压板与连杆类零件的接触状态。压板架1通 过螺钉9固定在压板支承8,压板支承8通过销轴5与压板固定架4铰连接,压板固定架4通过 螺钉与机架28固定连接,压板支承8的左端连接重块3,从而以压板固定架4作为支撑而使得 压板支承8能够以销轴5为轴心转动。压板支承8的靠右端(即压板固定架4的右侧)设置压板 连架6,压板连架6的一端通过销轴7与压板支承8铰连接,以在压板架1被下压而压板支承8 顺时针转动时,压板连架6能够随动下行,压板连架6的另一端通过销轴27与导轨滑块30铰 连接,导轨滑块与铅垂导轨31配合,铅垂导轨31通过螺钉32连接在机架28上,并位于机架偏 下方,以致压板连架6下移的速度及行程能够被限定。且垫板36通过螺钉37连接在垫板抬架 38上,垫板抬架38通过螺钉29连接在导轨滑块30上,导轨滑块30向下滑动能够带动垫板抬 架38下行,从而安装在垫板抬架38上的垫板36随动下行,而使得其上的连杆类零件的大、小 头孔能够沿大、小销部件并罩在其外周(即套装)而下行。
[0057] 所述检测装置在不检测时,受到重块3的重力作用,压板支承8的压板架1端为抬起 状态,压板盖2打开,此时压板盖2为最大张开位置,垫板抬架38及垫板36处于大销部件上端 的水平初始工作位置。将被测连杆类零件放置在垫板36上,按下压板架1,压板支承8绕压板 固定架4顺时针旋转,通过销轴7带动压板连架6下行,压板连架6通过销轴27带动导轨滑块 30沿垂直导轨31铅垂向下运动,导轨滑块30带动垫板抬架38及其上的垫板36和位于垫板36 上的被测连杆类零件铅垂向下运动,连杆大、小头孔下行,使得大、小销部件进入其孔内, 大、小销部件其上的传感器测量孔内各误差值。检测结束后,上抬垫板36,则垫板36、连杆类 零件、垫板抬架38沿大、小销部件上升并移出大、小销部件,然后,取出连杆类零件,则垫板 36等零件在重块3的作用下回到初始工作位置。
[0058] 如图8所示,所述大销部件具体是主要由大销外套12,大销传感器上支座13,大销 内传感器14,大销传感器中支座16和大销传感器下支座17组成。大销部件为三层支座结构, 大销传感器上支座13与大销传感器中支座16之间对应均布4个传感器,大销传感器中支座 16与大销传感器下支座17之间对应均布4个传感器,支座结构的外围是大销外套12。各传感 器安装在支座中,触头伸出大销外套12的外面,传感器连线由支座中间导出,大销部件被固 定于机架上。小销部件主要由小销外套15,小销传感器上支座18,小销内传感器19,小销传 感器中支座20和小销传感器下支座21组成。小销部件为三层支座结构,小销传感器上支座 18与小销传感器中支座20之间对应均布4个传感器,小销传感器中支座20与小销传感器下 支座21之间对应均布4个传感器,支座结构的外围是小销外套15。各传感器安装在支座中, 触头伸出小销外套15的外面,传感器连线由支座中间导出,小销部件被固定于机架上。
[0059] 小销部件坐落在小销底板40上,小销底板40连接在水平导轨滑块22上,并与水平 导轨23间隙配合。推拉小销底板40,小销底板40带动小销部件在水平导轨23上水平滑动,从 而改变两销中心距。小销底座40固定连接固定杆,该固定杆水平贯穿机架边框,所述机架边 框竖直方向具有贯穿螺纹孔,其与螺栓螺纹连接以在螺栓旋紧时对固定杆水平长度固定, 螺栓上具有扳手41,松开扳手41,固定杆能在水平方向移动,从而,小销底座能随导轨滑动, 在水平方向调整好位置后,拧紧扳手41,而将小销底座40固定在相应水平位置,使得小销部 件被固定,该构造能够调整并适应不同批次大、小销部件的连杆长度,从而能对多批次不同 的连杆类零件进行监测。
[0060] 由上述,由于设置压板部件使得检测装置能够在其检测过程中规律下行,配合大、 小销部件的分层结构,能够对下行中的大、小孔的不同横截面的测点进行监测,因而在一次 工作行程中能检测连杆类零件的大批量数据,进而取得多项加工误差;大、小销部件的多层 传感器结构,对于测点进行了合理布置,即传感器的位置和数量作出合理布置,从而对于测 点能够准确被反映;由于压板部件能够实现带动连杆类零件自动下行,测量过程中,数据被 自动且连续的动态采集,采集过程简单、快速,检测效率高,并进一步能够被实时处理,检测 结果准确;其应用传感器检测,检测精度高;小销部件、小销底板能够滑动,检测部件可按需 要调整位置,完成不同批次、不同型号和不同尺寸的连杆类零件的检测。
[0061] 所述的检测装置,其还包括A/D转换卡,所述的A/D转换卡将各传感器采集数据实 时输入计算机中。所述计算机中存储的相应的数学模型被用于计算采集数据的误差。所述 的数学模型用于执行误差评定方法。
[0062] 现有技术对连杆类误差检测使用被测对象(孔)固定,而测量对象(销部件)移动的 方案,该种方案中很难保证对两个孔的检测不能同步,因而,无法对相对基准方向、相对距 离作出非常准确的描述。为了解决对连杆类零件的两个孔的检测能够同步的问题,本发明 将连杆类零件的孔作为整体移动对象,将测量对象(销部分)固定,从而,使得检测过程中, 孔作为整体移动,而测点位置被相对固定与统一,能够实现两个孔的同步测量。
[0063] 由上述,本公开的检测装置,其检测方法如下:
[0064] 测量时,先对同一批次的连杆类零件将检测装置中各传感器调零,然后再开始检 测。进行传感器调零时,按该批次连杆类零件的尺寸设计并制作相应的标准连杆件,将标准 连杆件置于垫板36上,按下压板盖2,标准连杆类零件插入大、小销部件并沿其轴线铅垂下 移,观察计算机控制面板显示的数据,对各点传感器微调置零。该数据是对标准连杆类零件 各测点的检测数据,对于调O的手段,使用本领域常用的传感器调O手段即可实现。
[0065] 测量时,将被测连杆类零件置于垫板36上,按下压板架1,垫板抬架38和垫板36带 动连杆沿铅垂导轨31向下运动,连杆类零件的大头孔插入大销外套12中并沿其轴线下移, 经过测点传感器1、2、3和4并开始采集数据,连杆继续下移,在大销外套12下部接触传测点 感器5、6、7和8并开始采集数据,直至连杆到达底部,接触垫块35。同时,连杆类零件的小头 孔插入小销外套15中,并沿轴线其下移,并经过测点传感器9、10、11和12开始采集数据,连 杆类零件继续下移,在小销外套15下部接触传测点感器13、14、15和16并开始采集数据,直 至连杆到达底部,接触垫块35,对于大、小头孔的每层截面均采集16个测点数据并确定在特 定位置,直到采集到最后一组数据。测量结束后,抬起压板盖2,取出连杆类零件。当需要测 量的连杆批次变化时,旋转扳手41,松开小销底座40,移动滑块22以带动小销底板40及其上 的小销部件沿水平导轨23移动,根据该批次标准连杆件,调整小销部件的位置,并将各传感 器调整置零,锁紧小销部件。数据采集过程中,通过A/D转换卡将采集数据实时输入计算机 中,通过相应的数学模型进行误差计算,各误差结果在工作面板上显示,计算机将计算的误 差结果与设定的要求值比较,若有超差的项目,该项误差以红色显示,未超差的项目以绿色 显示。测量过程中,误差计算程序采用VB6.0编程语言,利用计算机数据存储技术,计算机图 形技术和数据库技术,完成了测点布置模块、数据在线采集模块、数据手工输入模块、误差 计算模块和误差图形绘制模块的系统软件开发。程序不但支持数据手工输入,同时还支持 数据在线采集与处理,提高数据处理速度与精度。软件界面布局合理,调用功能直接,操作 方便快捷。
[0066] 图16中,窗体左部分是连杆参数输入界面,在其中输入连杆总高h,第一层测点(测 点1、2、3、4、9、10、11、12)距连杆上面距离111,第二层测点(5、6、7、8、13、14、15、16)距连杆下 面距离h2,工件下移速度V,采样时间间隔t。单击“确定”按钮,系统计算出第一层测点采集 误差个数n,第二层测点采集误差个数n2。单击“开始采集”按钮,软件右面图形控件中将动 态显示各测点采集的误差值,共16条曲线,8 (n+n2)个数据点。同时在下方的文本框中,动态 显示第一层和第二层在测的测点序号。单击“停止采集”按钮,可以停止采集数据,再次单击 “开始采集”,采集继续。单击“误差评定”按钮,软件将进入“连杆类零件各项误差评定窗 体”,采集的所有数据传入该窗体,见图17。
[0067] 图17中,窗体左部分是设计要求输入和误差评定结果部分,输入各项误差要求,单 击“计算与判断”按钮,显示“计算结果”和“判断结果”。单击“Χ0Ζ平面内平行度误差”右侧的 “计算与判断”按钮时,在显示平行度误差计算结果和判断误差是否合格的同时,右侧第一 个图片控件中将显示大头孔轴线X方向的误差曲线,并按“高一一低一一高”或“低一一 高一一低”相间准则确定基准位移方向,同时显示小头孔轴线X方向的误差曲线,并按最小 包容区域计算平行度误差。单击“Υ0Ζ平面内平行度误差”右侧的“计算与判断”按钮时,在显 示平行度误差计算结果和判断误差是否合格的同时,右侧第二个图片控件中将显示Y方向 的平行度误差计算过程。
[0068] 以下是对上述测量中涉及的测点传感器、测点进行详细说明,其中,测点传感器1、 2、3、4布置在大销部件的上端,四个测点呈90°均布,且测点传感器1、3位于大、小销部件轴 心的连线方向上;测点传感器5、6、7、8布置在大销部件的下端,四个测点呈90°均布,且测点 传感器5、7位于大、小销轴心的连线方向上;被测连杆类零件的大头孔沿大销方向由首端移 动至大销底座,各测点传感器在其上检测的点为大头孔的测点;当被测连杆类零件的大头 孔已移动至大销底座,测点传感器1、2、3、4所对应的测点,其距连杆类零件大头孔上端面的 距离是4〜6mm,优选为5mm,当被测连杆类零件的大头孔已移动至大销底座,测点传感器5、 6、7、8所对应的测点,其距连杆类零件大头孔下端面的距离是4〜6mm,优选为5mm;
[0069] 测点传感器9、10、11、12布置在小销部件上端,四个测点呈90°均布,且测点传感器 9、11位于大、小销部件轴心的连线方向上;测点传感器13、14、15、16布置在小销部件下端, 四个测点呈90°均布,且测点传感器13、15位于大、小销轴心的连线方向上;被测连杆类零件 的小头孔沿小销方向由首端移动至小销底座,各测点传感器在其上检测的点为小头孔的测 点;当被测连杆类零件的小头孔已移动至小销底座,测点传感器9、10、11、12所对应的测点, 其距连杆类零件小头孔上端面的距离是4〜6mm,优选为5mm;当被测连杆类零件的小头孔已 移动至小销底座,测点传感器13、14、15、16所对应的测点,其距连杆类零件小头孔下端面的 距离是4〜6mm,优选为5mm。
[0070] 将连杆类零件的被测连杆类零件的大头孔沿大或小销方向由首端移动至大销底 座,测点传感器在其上测量测点,所述测点为测点传感器在大或小头孔的各水平截面上对 应的测量点。连杆上下端面高h (mm),上端测点离上端面hi (mm),连杆经过上端测点长度h-hl (mm),连杆下移速度v(mm/秒),连杆经上端测点时间t= (h-hl)/v (秒),传感器采集数据 周期T (毫秒),截面层数n = 1000*(h-hl)/(v*T)
[0071] 图1和图2中显示16个传感器直接对应测点的布置情况。所述连杆类零件的围接成 大头孔的圆环的内壁,在距离其上端面4〜6mm的位置,逆时针均布首层横截面的测点1、测 点2、测点3和测点4,所述连杆类零件的围接成大头孔的圆环的内壁,在距离其下端面4〜 6mm的位置,逆时针均布底层测点5、测点6、测点7和测点8,所述连杆类零件的围接成小头孔 的圆环的内壁,在距离其上端面4〜6mm的位置,逆时针均布首层横截面测点9、测点10、测点 11和测点12,所述连杆类零件的围接成小头孔的圆环的内壁,在距离其上端面4〜6mm的位 置逆时针均布底层测点13、测点14、测点15和测点16,大、小销部件上分别布设的八个测点 传感器,其对应的大、小头孔首层横截面和底层横截面的八个测点,在测量过程中连续经过 大、小头孔的母线,视为动点,大头孔直径尺寸误差由每层横截面相应测点1〜8测量并计 算;小头孔直径尺寸误差由每层横截面相应层测点9〜16测量并计算;两孔中心距尺寸由每 层横截面相应层的测点1、3和测点9、11作为一组测量并计算,同时由每层横截面相应层测 点2、4和测点10、12作为另一组测量并计算;大头孔圆柱度误差由每层横截面相应层测点1-8作为动点测量并计算;小头孔圆柱度误差由每层横截面相应层测点9-16作为动点测量并 计算;大头孔相对于小头孔在两孔连线方向上的平行度误差由每层横截面相应层测点1、3 作为动点和测点9、11作为动点测量并计算;大头孔相对于小头孔在两孔连线垂线上的平行 度误差由每层横截面相应层测点2、4作为动点和测点10、12作为动点测量并计算。
[0072] 以下是对上述测量过程中涉及的将采集数据对误差计算的方法,主要包括:计算 连杆类零件大小头孔直径及误差采用多截面每截面四点均值评定法;计算大头孔圆柱度误 差和小头孔圆柱度误差采用多截面每截面两直径均值法;计算小头孔轴线和大头孔轴线中 心距采用小头孔轴线和大头孔轴线多截面X方向和Y方向空间变动均值法;计算小头孔轴线 对大头孔轴线平行度误差评定采用最小包容区域法,计算大头孔轴线基准要素方向采用相 间准则最小包容区域法。
[0073] 计算的具体方法如下:
[0074] 设某水平截面某测点的测量值为a^,其中i为某水平截面序号,1 = 1,2〜1!,」为测 点号,」=1,2—16。乂方向测点1、5、9、13传感器测头伸长为正,压缩为负。X方向测点3、7、11、 15传感器测头伸长为负,压缩为正。Y方向测点2、6、10、14传感器测头伸长为正,压缩为负。¥ 方向测点4、8、12、16传感器测头伸长为负,压缩为正。如稚为大头孔理想直径,d彳雑为小头孔
Figure CN108663009AD00111
理想直径。
[0075] 计算大头孔直径及误差时采用多截面每截面四点均值法:
[0076] 大头孔直径误差
Figure CN108663009AD00112
[0077] 大头孔直径
Figure CN108663009AD00113
[0078] 计算小头孔直径及误差时采用多截面每截面四点均值法:
Figure CN108663009AD00114
[0079] 小头孔直径误差:
Figure CN108663009AD00115
[0080] 小头孔直径:d =由雜^ A直径。
[0081] 计算大头孔圆柱度误差时采用多截面每截面两直径均值法:
[0082] Δ dil=aii_ai3, A di2 = ai2_ai4, A dil是第i个截面大、小销轴线连线方向直径的 变化量,即测点1、3连线方向直径的变化量,Adi2是第i个截面大、小销轴线连线垂直方向 直径的变化量,即测点2、4连线方向直径的变化量。
[0083] 每截面圆度误差为:
Figure CN108663009AD00116
[0084] 圆柱度误差为:
Figure CN108663009AD00117
[0085] 计算小头孔圆柱度误差时采用多截面每截面两直径均值法:
[0086] Δ di3 = ai9_am,Δ di4 = aii〇-aii2, A di3是第i个截面大、小销轴线连线方向直径 的变化量,即测点9、11连线方向直径的变化量,Adi4是第i个截面大、小销轴线连线垂直方 向直径的变化量,即测点10、12连线方向直径的变化量。
[0087] 每截面圆度误差为:
Figure CN108663009AD00118
[0088] 圆柱度误差为
Figure CN108663009AD00119
[0089] 计算小头孔轴线和大头孔轴线中心距采用小头孔轴线和大头孔轴线多截面X方向 和Y方向空间变动均值法。设某水平截面某测点的测量值为其中i为大、小头孔的某水平 截面序号,1 = 1,2-_11,」为测点号,该截面1上:
[0090] 大头孔轴心X方向变动量为:
Figure CN108663009AD00121
[0091] 小头孔轴心X方向变动量为:
[0092] 大头孔轴心Y方向变动量为:
[0093] 小头孔轴心Y方向变动量为:
[0094] 某截面小头孔轴线和大头孔轴线中心距:
Figure CN108663009AD00122
[0095] 小头孔轴线和大头孔轴线中心距:
Figure CN108663009AD00123
U雜:小头孔轴线和大头孔轴线中心 距标准值,即中心距设计尺寸中值。
[0096] 如图9,示出了分层截面测量连杆类零件的大、小头孔轴线实际中心距的方法,设 某水平截面某测点的测量值为其中i为大、小头孔的某水平截面序号,i = l,2-n,j为测 点号,该截面i上,连线0102是大、小头孔轴线理论中心距,xil是测点1和测点3在X方向的测 量变量,为连线0102的X方向的一侧延伸,并形成延伸端点Xl,yil是测点2和测点4在Y方向 的测量变量,是由延伸端点Xl向Y方向的一侧延伸,为连线0102的Y方向的一侧延伸,并形成 延伸端点Oil ;xi2是测点9和测点11在X方向的测量变量,为连线0102的X方向的另一侧延 伸,并形成延伸端点X2,yi2是测点10和测点12在Y方向的测量变量,是由延伸端点Xl向Y方 向的另一侧延伸,为连线0102的Y方向的另一侧延伸,并形成延伸端点022,011和022连线是 大、小头孔轴线该截面上实际中心距,其值为中心距实际值。
[0097] 小头孔轴线对大头孔轴线在两孔连线平面内平行度误差计算的程序框图见图14, 小头孔轴线对大头孔轴线在垂直于两孔连线平面内平行度误差原理同上,取大小头孔轴心 Y方向变动量替代X方向变动量即可,图15对其算法作出了框图说明。
[0098] 在常规的连杆小头孔轴线对大头孔轴线平行度误差检测评定中,一般使用两个精 度较高的轴棒分别插入连杆大小头孔中,测量装置的底座在大头轴棒母线上滑动,带动测 头在小头轴棒母线上测量。这种检测方法只检测和评定小头轴线直线度误差来代替小头孔 轴线对大头孔轴线平行度误差,也就是把大头孔轴线作为无直线度误差的理想轴线来评定 误差,检测误差比较大。在本检测装置中,分别检测大、小头孔轴线实际空间位置,误差评定 准确。
[0099] 在评定平行度误差时,首先对大头孔轴线基准要素的直线度误差曲线作最小包容 区域使其符合相间准则,从而确定基准要素的方向。然后平行于基准要素方向,对被测要素 小头孔轴线的直线度误差曲线作两条最小包容平行直线,此两条平行直线即形成被测要素 最小包容区域,两条平行直线间纵坐标距离,即为被测要素小头孔轴线在给定方向上相对 基准要素大头孔轴线的平行度误差。
[0100] 小头孔轴线对大头孔轴线平行度是一个空间的位置量,分XOZ平面平行度和YOZ平 面平行度两个指标。测量XOZ面内的平行度时大头孔使用测点1和3,测量值为ail和ai3,i为 1,2,3……η,n为测点数,小头孔使用测点9和11,测量值为ai9和ai 11。测量YOZ面内的平行 度时大头孔使用测点2和4,测量值为ai2和ai4,小头孔使用测点10和12,测量值为ailO和 ail2。下面以XOZ面内的平行度为例加以说明。测量原理见图13。
[0101] 本公开涉及的一种给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,包括如下 步骤:
[0102] SI.采集η个截面基准要素测点1、3的测量值au、al3和被测要素测点9、11的测量值 al9、am,i为连杆类零件大头孔和小头孔的水平截面序号,i = 1,2···η;
[0103] S2.计算基准要素测点误差值yi,被测要素测点误差值ydl:
[0104]
Figure CN108663009AD00131
[0105] S3.判断基准方向:
[0106] S3.1.寻找基准要素上或下包容线;
[0107] 取第1点为首点,第2点为尾点,将首点与尾点连线;
[0108] 判断其余各点是否都在此两点连线的上方或下方,若其余所有各点都在连线上 方,则第1点和第2点的连线为基准要素误差曲线的下包容线,若其余所有各点都在连线下 方,则第1点和第2点的连线为基准要素误差曲线的上包容线;若其余各点分布在连线两侧, 第1点和第2点的连线不是误差曲线的包容线,则:
[0109] 取第1点为首点,直至所取尾点与第1点连线为误差曲线的包容线;如果直至第η点 作为尾点,尾点与第1点连线仍不为误差曲线的包容线,则:
[0110] 取第2点作为首点,直至所取尾点与第2点连线为误差曲线的包容线;如果直至第η 点作为尾点,尾点与第2点连线仍不为误差曲线的包容线,则:
[0111] 按此顺序继续取首点与尾点,直至首点与尾点的连接为误差曲线的包容线,或者 直至第η-I点作为首点,第η点作为尾点。
[0112] 33.2.基准要素误差曲线的包容线的两点,设为1和」,1 = 1,2"_11,」=1+14+2···!!, 对于基准要素包容线第i (i,yi)点和第j (j,yj)点的连线,对于剩余的k个点,计算剩余各点 km,m=l,2···η-2到该连线的y向交点ya (km),
Figure CN108663009AD00132
点km不为点 i、点 j;
[0113] S3 · 3 ·求剩余各点km到交点ya (km)的距离:yb (km) = I ya (km) -y (km) I ;
[0114] 33.4.求距离713(1〇中的最大值7111&1和所述最大值71]1&1对应点的序号11]^1;
[0ΊΊ5] 33.5.判断序号111^1的点是否在点1(;[,70和点」0_,7」)的两点连线之间,如果点 xmax在点i (i,yi)和点j (j,yj)之间,则点xmax、点i (i,yi)和点j (j,yj)三点满足低高低或高 低高相间准则,点i (i,yi)和点j (j,^)两点连线方向为基准方向;若基准要素为上包容线则 满足高低高相间准则,若基准要素为下包容线则满足低高低相间准则;
[0116] 33.6.过点&11^1,711^1)做点1(;[,70和点]_〇_,7」)连线的平行线,为基准要素满足 相间准则的最小包容区域。
[0117] S4.寻找被测要素上、下包容线,计算平行度误差:
[0118] S4.1.计算被测要素各点(i,yd⑴)到点i (i,yi)和点j (j,yj)连线的y向距离ye (ki) = I ya (km) -yd (i)
[0119] S4.2.求距离ye (ki)中的最大值yemax和该最大值yemax对应的点的序号xemax,求 距离ye (ki)中的最小值yemin和该最小值yemin对应的点的序号xemin;
[0120] S4.3 .过(xemax,yemax)点做基准方向平行线,为被测要素的上包容线L上,过 (xemin,yemin)点做基准方向平行线,为被测要素的下包容线LT,被测要素对基准要素的平 行度误差f = yemax-yemin 〇

Claims (19)

1. 一种连杆类零件的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:
51. 采集η个水平截面基准要素测点1、3的测量值au、al3和被测要素测点9、11的测量值 al9、am,i为连杆类零件大头孔和小头孔的水平截面序号,i = 1,2···η;
52. 计算基准要素测点误差值yi,被测要素测点误差值ydl:
Figure CN108663009AC00021
53. 判断相对基准方向;
54. 寻找被测要素上、下包容线,计算平行度误差。
2. 如权利要求1所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:测点传感器1、2、3、4布置在大销部件的上端,四个测点呈90°均布,且测点传感器1、3位 于大、小销部件轴心的连线方向上;测点传感器9、10、11、12布置在小销部件上端,四个测点 呈90°均布,且测点传感器9、11位于大、小销部件轴心的连线方向上,将连杆类零件的被测 连杆类零件的大头孔沿大销方向由首端移动至大销底座,测点传感器1、2、3、4在其上测量 测点,所述测点为测点传感器1、2、3、4在大头孔的各水平截面上对应的测量点,将连杆类零 件的被测连杆类零件的小头孔沿小销方向由首端移动至小销底座,测点传感器9、10、11、12 在其上测量测点,所述测点为测点传感器9、10、11、12在小头孔的各水平截面上对应的测量 点。
3. 如权利要求1所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:步骤S3.判断相对基准方向,包括如下步骤:
53.1. 寻找基准要素上或下包容线;
33.2. 基准要素误差曲线的包容线的两点,设为1和」,1 = 1,2—11,」=1+14+2—11,对于 基准要素包容线第i (i,yi)点和第j (j,yj)点的连线,对于剩余的k个点,计算剩余各点km,m =1,2…η-2到该连线的y向交点ya (km)
Figure CN108663009AC00022
点km不为点i、点 j; S3 · 3 ·求剩余各点km到交点ya (km)的距离:yb (km) = I ya (km) -y (km) I ;
33.4. 求距离713(1〇中的最大值711^1和所述最大值711^1对应点的序号11]^^;
33.5. 判断序号11!^1的点是否在点1(;[,7〇和点」〇_,7」)的两点连线之间,如果点111^1在 点i (i,yi)和点j (j,yj)之间,则点xmax、点i (i,yi)和点j (j,yj)三点满足低高低或高低高相 间准贝1L点i (i,yi)和点j (j,yj)两点连线方向为基准方向;
4. 如权利要求3所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:若基准要素为上包容线则满足高低高相间准则,若基准要素为下包容线则满足低高低 相间准则。
5. 如权利要求3所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:还包括:
53.6. 过点(xmax,ymax)做点i (i,yi)和点j (j,yj)连线的平行线,为基准要素满足相间 准则的最小包容区域。
6. 如权利要求3所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:所述步骤S3.1.寻找基准要素上或下包容线,包括如下步骤: 取第1点为首点,第2点为尾点,将首点与尾点连线; 判断其余各点是否都在此两点连线的上方或下方,若其余所有各点都在连线上方,则 第1点和第2点的连线为基准要素误差曲线的下包容线,若其余所有各点都在连线下方,则 第1点和第2点的连线为基准要素误差曲线的上包容线;若其余各点分布在连线两侧,第1点 和第2点的连线不是误差曲线的包容线,则: 取第1点为首点,直至所取尾点与第1点连线为误差曲线的包容线;如果直至第η点作为 尾点,尾点与第1点连线仍不为误差曲线的包容线,则: 取第2点作为首点,直至所取尾点与第2点连线为误差曲线的包容线;如果直至第η点作 为尾点,尾点与第2点连线仍不为误差曲线的包容线,则: 按此顺序继续取首点与尾点,直至首点与尾点的连接为误差曲线的包容线,或者直至 第η-1点作为首点,第11点作为尾点。
7. 如权利要求1所述的给定方向相对基准要素轴线的平行度误差测量方法,其特征在 于:所述步骤S4.寻找被测要素上、下包容线,计算平行度误差,包括如下步骤:
54.1. 计算被测要素各点(i,yd⑴)到点i (i,yi)和点j (j,yj)连线的y向距离ye (ki)= ya (km) -yd (i)
54.2. 求距离ye (ki)中的最大值yemax和该最大值yemax对应的点的序号xemax,求距离 ye (ki)中的最小值yemin和该最小值yemin对应的点的序号xemin;
54.3. 过(xemax,yemax)点做基准方向平行线,为被测要素的上包容线L上,过(xemin, yemin)点做基准方向平行线,为被测要素的下包容线LT,被测要素对基准要素的平行度误 差f = yemax-yemin 〇
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